องค์ประกอบ 56: แบเรียม

1、 การแนะนำองค์ประกอบแบเรียม,
ธาตุโลหะอัลคาไลน์เอิร์ทซึ่งมีสัญลักษณ์ทางเคมี Ba ตั้งอยู่ในกลุ่ม IIA ของคาบที่ 6 ของตารางธาตุ เป็นโลหะอัลคาไลน์เอิร์ธสีขาวเงินที่อ่อนนุ่มและเป็นองค์ประกอบที่ออกฤทธิ์มากที่สุดในโลหะอัลคาไลน์เอิร์ธ ชื่อองค์ประกอบมาจากคำภาษากรีก beta alpha ρύς (แบรีส) ซึ่งแปลว่า "หนัก"

2、 การค้นพบประวัติโดยย่อ
ซัลไฟด์ของโลหะอัลคาไลน์เอิร์ธแสดงแสงเรืองแสง ซึ่งหมายความว่าพวกมันยังคงเปล่งแสงต่อไปเป็นระยะเวลาหนึ่งในความมืดหลังจากสัมผัสกับแสง สารประกอบแบเรียมเริ่มดึงดูดความสนใจของผู้คนได้อย่างแม่นยำเนื่องจากลักษณะนี้ ในปี 1602 ช่างทำรองเท้าชื่อ Casio Lauro ในเมืองโบโลญญา ประเทศอิตาลี ได้ย่างแบไรท์ที่ประกอบด้วยแบเรียมซัลเฟตร่วมกับสารไวไฟ และค้นพบว่ามันสามารถเปล่งแสงในความมืด ซึ่งกระตุ้นความสนใจของนักวิชาการในเวลานั้น ต่อมาหินประเภทนี้ถูกเรียกว่าโพโลไนต์และกระตุ้นความสนใจของนักเคมีชาวยุโรปในการวิจัยเชิงวิเคราะห์ ในปี ค.ศ. 1774 CW Scheele นักเคมีชาวสวีเดนค้นพบว่าแบเรียมออกไซด์เป็นดินใหม่ที่ค่อนข้างหนัก ซึ่งเขาเรียกว่า "Baryta" (ดินหนัก) ในปี ค.ศ. 1774 เชเลอร์เชื่อว่าหินก้อนนี้เป็นส่วนผสมของดินใหม่ (ออกไซด์) และกรดซัลฟิวริก ในปี พ.ศ. 2319 เขาได้ให้ความร้อนไนเตรตในดินใหม่นี้เพื่อให้ได้ดินบริสุทธิ์ (ออกไซด์) ในปี 1808 นักเคมีชาวอังกฤษ H. Davy ใช้ปรอทเป็นแคโทดและแพลตตินัมเป็นขั้วบวกในการอิเล็กโทรไลต์แบไรท์ (BaSO4) เพื่อผลิตแบเรียมอะมัลกัม หลังจากการกลั่นเพื่อขจัดปรอทออกไป จะได้โลหะที่มีความบริสุทธิ์ต่ำและตั้งชื่อตามคำภาษากรีก barys (หนัก) สัญลักษณ์ธาตุตั้งเป็น Ba ซึ่งเรียกว่าแบเรียม.

3、 คุณสมบัติทางกายภาพ
แบเรียมเป็นโลหะสีขาวเงิน มีจุดหลอมเหลว 725 ° C จุดเดือด 1846 ° C ความหนาแน่น 3.51g/cm3 และความเหนียว แร่หลักของแบเรียมคือแบไรท์และอาร์เซโนไพไรต์

4、แบเรียมเป็นองค์ประกอบทางเคมีที่มีคุณสมบัติทางเคมี
สัญลักษณ์ทางเคมี Ba เลขอะตอม 56 อยู่ในระบบธาตุกลุ่ม IIA และเป็นสมาชิกของโลหะอัลคาไลน์เอิร์ท แบเรียมมีฤทธิ์ทางเคมีได้ดีเยี่ยมและมีฤทธิ์มากที่สุดในบรรดาโลหะอัลคาไลน์เอิร์ท จากพลังงานศักย์และพลังงานไอออไนเซชัน จะเห็นได้ว่าแบเรียมมีความสามารถในการรีดิวซ์ได้อย่างมาก ที่จริงแล้ว หากพิจารณาเฉพาะการสูญเสียอิเล็กตรอนตัวแรกเท่านั้น แบเรียมจะมีความสามารถในการลดน้ำได้มากที่สุด อย่างไรก็ตาม เป็นเรื่องยากสำหรับแบเรียมที่จะสูญเสียอิเล็กตรอนตัวที่สอง ดังนั้นเมื่อพิจารณาปัจจัยทั้งหมดแล้ว ความสามารถในการลดแบเรียมจะลดลงอย่างมาก อย่างไรก็ตาม มันยังเป็นหนึ่งในโลหะที่มีปฏิกิริยามากที่สุดในสารละลายที่เป็นกรด รองจากลิเธียม ซีเซียม รูบิเดียม และโพแทสเซียม

5.สารประกอบหลัก
1). แบเรียมออกไซด์จะค่อยๆ ออกซิไดซ์ในอากาศจนเกิดเป็นแบเรียมออกไซด์ ซึ่งเป็นผลึกลูกบาศก์ไม่มีสี ละลายได้ในกรด ไม่ละลายในอะซิโตนและน้ำแอมโมเนีย ทำปฏิกิริยากับน้ำทำให้เกิดแบเรียมไฮดรอกไซด์ซึ่งเป็นพิษ เมื่อถูกเผาจะปล่อยเปลวไฟสีเขียวและสร้างแบเรียมเปอร์ออกไซด์
2). แบเรียมเปอร์ออกไซด์ทำปฏิกิริยากับกรดซัลฟิวริกเพื่อผลิตไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ ปฏิกิริยานี้ขึ้นอยู่กับหลักการเตรียมไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ในห้องปฏิบัติการ
3). แบเรียมไฮดรอกไซด์ทำปฏิกิริยากับน้ำเพื่อผลิตแบเรียมไฮดรอกไซด์และก๊าซไฮโดรเจน เนื่องจากแบเรียมไฮดรอกไซด์มีความสามารถในการละลายต่ำและมีพลังงานการระเหิดสูง ปฏิกิริยาจึงไม่รุนแรงเท่ากับของโลหะอัลคาไล และแบเรียมไฮดรอกไซด์ที่เกิดขึ้นจะบดบังการมองเห็น คาร์บอนไดออกไซด์จำนวนเล็กน้อยถูกนำเข้าไปในสารละลายเพื่อสร้างตะกอนแบเรียมคาร์บอเนต และคาร์บอนไดออกไซด์ส่วนเกินจะถูกนำไปใช้เพิ่มเติมเพื่อละลายตะกอนแบเรียมคาร์บอเนตและสร้างแบเรียมไบคาร์บอเนตที่ละลายน้ำได้
4) อะมิโนแบเรียมสามารถละลายในแอมโมเนียเหลว ทำให้เกิดสารละลายสีน้ำเงินที่มีพาราแมกเนติกและการนำไฟฟ้า ซึ่งก่อตัวเป็นอิเล็กตรอนแอมโมเนียเป็นหลัก หลังจากเก็บรักษาเป็นเวลานาน ไฮโดรเจนในแอมโมเนียจะถูกรีดิวซ์เป็นก๊าซไฮโดรเจนโดยอิเล็กตรอนแอมโมเนีย และปฏิกิริยาทั้งหมดคือแบเรียมทำปฏิกิริยากับแอมโมเนียเหลวเพื่อผลิตอะมิโนแบเรียมและก๊าซไฮโดรเจน
5). แบเรียมซัลไฟต์เป็นผลึกหรือผงสีขาว เป็นพิษ ละลายได้เล็กน้อยในน้ำ และค่อยๆ ออกซิไดซ์เป็นแบเรียมซัลเฟตเมื่อวางไว้ในอากาศ ละลายในกรดแก่ที่ไม่ออกซิไดซ์ เช่น กรดไฮโดรคลอริก เพื่อสร้างก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ที่มีกลิ่นฉุน เมื่อพบกับกรดออกซิไดซ์ เช่น กรดไนตริกเจือจาง ก็สามารถเปลี่ยนเป็นแบเรียมซัลเฟตได้
6). แบเรียมซัลเฟตมีคุณสมบัติทางเคมีที่เสถียร และส่วนของแบเรียมซัลเฟตที่ละลายในน้ำจะถูกแตกตัวเป็นไอออนอย่างสมบูรณ์ ทำให้เป็นอิเล็กโทรไลต์เข้มข้น แบเรียมซัลเฟตไม่ละลายในกรดไนตริกเจือจาง ส่วนใหญ่ใช้เป็นตัวแทนความคมชัดในทางเดินอาหาร
แบเรียมคาร์บอเนตเป็นพิษและแทบไม่ละลายในน้ำเย็น ละลายได้เล็กน้อยในน้ำที่มีคาร์บอนไดออกไซด์ และละลายได้ในกรดไฮโดรคลอริกเจือจาง มันทำปฏิกิริยากับโซเดียมซัลเฟตเพื่อผลิตตะกอนสีขาวที่ไม่ละลายน้ำของแบเรียมซัลเฟต ซึ่งเป็นแนวโน้มการเปลี่ยนแปลงระหว่างการตกตะกอนในสารละลายที่เป็นน้ำ: ง่ายต่อการแปลงไปสู่ทิศทางที่ไม่ละลายน้ำมากขึ้น

6、 สาขาการสมัคร
1. ใช้เพื่อวัตถุประสงค์ทางอุตสาหกรรมในการผลิตเกลือแบเรียม โลหะผสม ดอกไม้ไฟ เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ ฯลฯ นอกจากนี้ยังเป็นตัวกำจัดออกซิไดเซอร์ที่ดีเยี่ยมสำหรับการกลั่นทองแดง ใช้กันอย่างแพร่หลายในโลหะผสม รวมถึงตะกั่ว แคลเซียม แมกนีเซียม โซเดียม ลิเธียม อลูมิเนียม และโลหะผสมนิกเกิล โลหะแบเรียมสามารถใช้เป็นสารกำจัดก๊าซเพื่อกำจัดก๊าซร่องรอยออกจากหลอดสุญญากาศและหลอดรังสีแคโทด เช่นเดียวกับสารกำจัดก๊าซสำหรับการกลั่นโลหะ แบเรียมไนเตรตผสมกับโพแทสเซียมคลอเรต ผงแมกนีเซียม และขัดสนสามารถใช้ในการผลิตพลุสัญญาณและดอกไม้ไฟได้ สารประกอบแบเรียมที่ละลายน้ำได้มักใช้เป็นยาฆ่าแมลง เช่น แบเรียมคลอไรด์ เพื่อควบคุมศัตรูพืชชนิดต่างๆ นอกจากนี้ยังสามารถนำมาใช้ในการกลั่นน้ำเกลือและน้ำหม้อไอน้ำเพื่อการผลิตโซดาไฟด้วยไฟฟ้า ใช้สำหรับเตรียมเม็ดสีด้วย อุตสาหกรรมสิ่งทอและเครื่องหนังใช้เป็นสารประชดและเป็นสารปูสำหรับผ้าไหมเทียม
2. แบเรียมซัลเฟตสำหรับใช้ในทางการแพทย์เป็นยาเสริมสำหรับการตรวจเอ็กซ์เรย์ ผงสีขาวไม่มีกลิ่นและรสจืด ซึ่งเป็นสารที่สามารถสร้างความแตกต่างเชิงบวกในร่างกายในระหว่างการตรวจเอ็กซ์เรย์ แบเรียมซัลเฟตทางการแพทย์จะไม่ถูกดูดซึมในทางเดินอาหารและไม่ก่อให้เกิดอาการแพ้ ไม่มีสารประกอบแบเรียมที่ละลายน้ำได้ เช่น แบเรียมคลอไรด์ แบเรียมซัลไฟด์ และแบเรียมคาร์บอเนต ส่วนใหญ่ใช้สำหรับการถ่ายภาพระบบทางเดินอาหาร บางครั้งก็ใช้เพื่อวัตถุประสงค์อื่นในการตรวจ

7、 วิธีการเตรียม
การผลิตภาคอุตสาหกรรมของแบเรียมโลหะแบ่งออกเป็นสองขั้นตอน: การผลิตแบเรียมออกไซด์และการลดความร้อนของโลหะ (การลดความร้อนของอลูมิเนียม) ที่ 1,000-1200 ℃แบเรียมโลหะสามารถรับได้โดยการลดแบเรียมออกไซด์ด้วยอลูมิเนียมโลหะ แล้วทำให้บริสุทธิ์โดยการกลั่นแบบสุญญากาศ วิธีการลดความร้อนของอะลูมิเนียมในการผลิตแบเรียมโลหะ: เนื่องจากอัตราส่วนส่วนผสมที่แตกต่างกัน อาจมีปฏิกิริยาสองประการสำหรับการลดอะลูมิเนียมของแบเรียมออกไซด์ สมการของปฏิกิริยาคือ: ปฏิกิริยาทั้งสองสามารถผลิตแบเรียมได้เพียงเล็กน้อยที่อุณหภูมิ 1,000-1200 ℃ ดังนั้นจึงต้องใช้ปั๊มสุญญากาศเพื่อถ่ายเทไอแบเรียมจากโซนปฏิกิริยาไปยังโซนการควบแน่นเย็นอย่างต่อเนื่อง เพื่อให้ปฏิกิริยาเคลื่อนที่ไปทางขวาต่อไป สารตกค้างหลังจากปฏิกิริยาเป็นพิษและจำเป็นต้องได้รับการบำบัดก่อนกำจัด